配電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行研究 開(kāi)題報(bào)告

西安科技大學(xué)高新學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

開(kāi)題報(bào)告

題目____配電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式分析與仿真____

院（系、部)________機(jī)電信息學(xué)院_________________

專業(yè)及班級(jí)_______電氣工程及其自動(dòng)化_____________

姓名______________吳偉__________________

指導(dǎo)教師______________王清亮________________

日期____________201*-9-16__________________

西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告

題目配電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式分析與仿真選題類型應(yīng)用研究一、選題依據(jù)(簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況,說(shuō)明選題目的、意義，列出主要參考文獻(xiàn))：配電系統(tǒng)是直接為用戶生產(chǎn)生活提供電能支持的系統(tǒng)，其功能是把變電站或小型發(fā)電廠的電力輸送給每一個(gè)用戶，并在必要的地方轉(zhuǎn)換成為適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)。國(guó)內(nèi)外對(duì)于提高以可靠性和經(jīng)濟(jì)性為主要內(nèi)容的配電網(wǎng)運(yùn)行水平非常重視。影響配電系統(tǒng)運(yùn)行水平的因素主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、設(shè)備、控制策略和線路等，選擇適當(dāng)?shù)闹行渣c(diǎn)接地方式是最重要和最靈活的提高配電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的方法之一，因此進(jìn)一步研究中性點(diǎn)運(yùn)行方式對(duì)于提高配電系統(tǒng)運(yùn)行水平有重要意義，中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇是一個(gè)重要且涉及面很廣的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，其方式對(duì)配電系統(tǒng)過(guò)電壓、可靠性、繼電保護(hù)整定、電磁干擾、人身和設(shè)備安全等影響很大。我國(guó)以前以架空線路為主的配電網(wǎng)采取中性點(diǎn)不接地方式，隨著配電系統(tǒng)擴(kuò)大和線路增加，中性點(diǎn)不接地方式已不能滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，因此以架空線路為主的配電網(wǎng)中性點(diǎn)逐漸采用消弧線圈接地方式。隨著配電系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，越來(lái)越多的電力電纜代替了架空線路，配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也由原來(lái)的輻射狀、樹(shù)枝狀逐步完善為環(huán)狀，一些配電網(wǎng)隨之將中性點(diǎn)接地方式改變?yōu)樾‰娮杞拥�。世界各�?guó)采用的配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式,隨電壓等級(jí)不同而不同,對(duì)同一電壓等級(jí)的配電網(wǎng),各個(gè)國(guó)家及各個(gè)城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式也不盡相，美國(guó)有80%的配電網(wǎng)是中性點(diǎn)直接接地，其中小部分是接小電阻或電抗接地，15%是不接地，小部分是接消弧線圈接地。英國(guó)農(nóng)村架空線路是接消弧線圈接地，城市架空線路是經(jīng)小電阻接地。法國(guó)20kv架空線路是接小電阻接地或接電抗接地。日本22kv配電網(wǎng)接小電阻接地，6.6kv配電網(wǎng)不接地。此次選擇這個(gè)題目的目的就是根據(jù)任務(wù)書(shū)里所要求的：查資料，了解課題研究背景，熟悉中性點(diǎn)三種運(yùn)行方式，以及它們影響運(yùn)行的可靠性、設(shè)備的絕緣、通信的干擾、繼電保護(hù)等運(yùn)用，熟悉掌握MATLAB軟件，并運(yùn)用該軟件設(shè)計(jì)研究分析配電網(wǎng)有效接地和非有效接地的特性。中性點(diǎn)各種運(yùn)行方式的比較，做到各電壓等級(jí)配電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。選題的意義在于貫穿大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)，發(fā)揮自我創(chuàng)新意識(shí)，根據(jù)老師的指導(dǎo)和課本資料獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)，一次自我學(xué)習(xí)的考驗(yàn)，也為走入社會(huì)服務(wù)社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)！主要參考文獻(xiàn)：[1]張艷霞，張蕙蘭.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制[M].科學(xué)出版社,201*.[2]董振亞.城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展和改進(jìn)[M].中國(guó)電力,1998.[3]要煥年.論電纜配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式[M]．供用電,1993.[4]文慧.10kV中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)諧振接地方式[M]．四川電力技術(shù),201*.[5]吳天明，謝小竹.MATLAB電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[M].國(guó)防工業(yè)出版社,201*.[6]王晶，翁國(guó)慶.電力系統(tǒng)的MATLAB/Simulink仿真與應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社，201*.[7]平邵勛，周玉芳.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式及運(yùn)行分析[M].中國(guó)電力出版社,201*.[8]于群，曹娜.MATLAB/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真[M].機(jī)械工業(yè)出版社，201*.

二、主要研究(設(shè)計(jì))內(nèi)容、研究（設(shè)計(jì)）思路及工作方法或工作流程1、熟練掌握中性點(diǎn)運(yùn)行方式的概念和分類。電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)：發(fā)電機(jī)、變壓器的中性點(diǎn)且指變壓器Y形接線運(yùn)行方式共三種：中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式2、根據(jù)分類的不同說(shuō)明各種方式運(yùn)行的特性。當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(shí)各運(yùn)行方式所表現(xiàn)的特性中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，由于沒(méi)有形成短路回路，流入接地點(diǎn)的電流是非故障相的電容電流之和，該值不大，且三相線電壓不變且對(duì)稱，不必切除接地相，允許繼續(xù)運(yùn)行，因此供電可靠性高,但其它兩條完好相對(duì)地電壓升到線電壓，是正常時(shí)的√3倍，因此絕緣水平要求高，增加絕緣費(fèi)用。，對(duì)無(wú)線通訊有一定影響。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，除有中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，還可以減少接地電流，通過(guò)消弧線圈的感性補(bǔ)償，熄滅接地電弧，但接地點(diǎn)的接地相容性電流為3倍的未接地相電容電流，隨著網(wǎng)絡(luò)的延伸，接地電流增大以致使接地電弧不能自行熄滅而引起弧光接地過(guò)電壓，甚至發(fā)展成系統(tǒng)性事故，對(duì)無(wú)線通訊影響較大。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，發(fā)生單相接地時(shí)，其它兩完好相對(duì)地電壓不升高，因此絕緣水平要求低，可降低絕緣費(fèi)用，但短路電流大，要迅速切除故障部分，對(duì)繼電保護(hù)的要求高，從而供電可靠性差，對(duì)無(wú)線通訊影響不大。3、利用MATLAB軟件仿真驗(yàn)證。利用MATLAB里面的SimPowerSystems(電力系統(tǒng)仿真工具箱)搭建模型，通過(guò)改變其中模塊的參數(shù)來(lái)仿真分析電網(wǎng)在不同接地時(shí)刻和不同接地情況下的零序電流變化規(guī)律，并對(duì)諧振接地做了更多研究。4、當(dāng)電網(wǎng)采用過(guò)補(bǔ)償、欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式時(shí)，若電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障，對(duì)零序電壓和各線路的零序電流變化情況做了仿真分析，并從中指出各階段選線保護(hù)裝置可利用的特征量。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作進(jìn)度安排9月10日-9月20日查資料，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)期刊，并寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。9月20日-10月10日詳細(xì)查閱資料，并進(jìn)一步熟悉MATAB軟件。10月10日-12月16日寫(xiě)畢業(yè)論文，并做相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)。12月19日-12月23日打印論文，指導(dǎo)教師和評(píng)閱老師對(duì)論文進(jìn)行評(píng)閱和評(píng)定成績(jī)12月23日-12月31日論文答辯。指導(dǎo)教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽字:____________年月日

難度份量綜合訓(xùn)練程度是否隸屬科研項(xiàng)目畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)小組審核意見(jiàn)組長(zhǎng)____________（公章）年月日

西安科技大學(xué)高新學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）教師指導(dǎo)記錄

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：

學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：系別：專業(yè)班級(jí)：序號(hào)日期指導(dǎo)、檢查內(nèi)容學(xué)生簽名123456789

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燕山大學(xué)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告

課題名稱：配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式研究學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院年級(jí)專業(yè)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：董海艷完成日期：201*.3.26

一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義

對(duì)于配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的問(wèn)題，世界各個(gè)國(guó)家都有不同的觀點(diǎn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因此，不同的國(guó)家甚至不同的城市，其配電網(wǎng)接地方式也不盡相同，其配電網(wǎng)的接地方式是根據(jù)各自的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和特點(diǎn)來(lái)確定的。

當(dāng)代配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式主要分為兩大類：一、有效接地系統(tǒng)，即中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，包括我們熟知的中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地；二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，即小電流接地系統(tǒng)，包括中性點(diǎn)不接地，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地三種方式。(一)國(guó)外配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展

原蘇聯(lián)對(duì)于中性點(diǎn)不接地的方式有過(guò)詳細(xì)規(guī)定，具體如下：6kV電網(wǎng)單相接地電流小于30A；10kV電網(wǎng)單相接地電流小于20A；15-20kV電網(wǎng)單相接地電流小于15A；35kV電網(wǎng)單相接地電流小于10A。當(dāng)單相接地電流超過(guò)上述規(guī)定時(shí)，則需要采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。而在實(shí)際中，為提高供電可靠性，前蘇聯(lián)和東歐配電網(wǎng)基本采用了經(jīng)消弧線圈接地方式。消弧線圈是由德國(guó)工程師彼得遜于1916年發(fā)明并使用在配電網(wǎng)中，同時(shí)他也提出了經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)諧振接地方式。以此來(lái)解決因電網(wǎng)對(duì)地電容電流引起的單相接地弧光過(guò)電壓的問(wèn)題。消弧線圈自1916年投入使用以來(lái)積累了大量經(jīng)驗(yàn)，如柏林市30kV電網(wǎng)中，共有電纜1400km，電容電流高達(dá)4kA，其也采用了經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。但消弧線圈并非解決了所有問(wèn)題，后來(lái)由于220kV電網(wǎng)中事故較多，19世紀(jì)60年代就不再使用消弧線圈了。

在英國(guó)，其66kV的電網(wǎng)中性點(diǎn)采用了經(jīng)電阻接地的方式。對(duì)于33kV以下由架空線路組成的配電網(wǎng)則改成了經(jīng)消弧線圈接地的方式；而電纜組成的配電網(wǎng)仍舊采用經(jīng)電阻接地的方式。

法國(guó)城市配電網(wǎng)電壓定為20kV，其中性點(diǎn)采用的是經(jīng)電阻或電抗接地方式。自1962年開(kāi)始采用20kV電壓起，電纜共4886km，中性點(diǎn)采用經(jīng)小電阻接地方式，單相接地電流1kA。

比利時(shí)布魯塞爾的10kV系統(tǒng)的中性點(diǎn)采用的是小電阻接地方式，單相接地電流原為2kA，現(xiàn)在為了減少對(duì)通訊的影響，現(xiàn)該為1Ka.

美國(guó)在20年代中期至40年代中期，在其22-77kV電網(wǎng)中才用了快速切除故障的中性點(diǎn)直接接地方式，約占電網(wǎng)的71％。自1947年，經(jīng)消弧線圈接地方式有所發(fā)展；約占5.4％，經(jīng)電阻或小阻抗接地方式約各占6.5％；不接地系統(tǒng)約占10.6％。

自1950年以來(lái)，日本20kV電纜和架空線路混合電網(wǎng)一直采用中性點(diǎn)不接地方式，而隨著電纜的增加，為防止接地繼電器的誤動(dòng)、拒動(dòng)和中性點(diǎn)位移，現(xiàn)在開(kāi)始采用經(jīng)40Ω-90Ω低電阻接地方式。1969年改用40Ω+460Ω電阻器接地方式，0.7秒短接460Ω電阻確保迅速準(zhǔn)確選線斷開(kāi)單相接地故障線路。1975年統(tǒng)計(jì)11-33kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)約占40%，經(jīng)消弧線圈約占28%，經(jīng)電阻接地約占30%，直接接地約占2%。其電阻接地電流限制在100-200A。東京電力公司所屬配電網(wǎng)，其中性點(diǎn)接地方式為66kV配電網(wǎng)采用電阻、電抗和消弧線圈接地；22kV配電網(wǎng)采用電阻接地方式。（二）我國(guó)中壓系統(tǒng)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式發(fā)展

建國(guó)初期至80年代，我國(guó)完全參照了前蘇聯(lián)的規(guī)定，對(duì)3-66kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)主要采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地兩種方式。80年代中期，我國(guó)10kV配電網(wǎng)中電纜線路逐漸增多，定容電流增大，而且運(yùn)行方式經(jīng)常發(fā)生變化，對(duì)消弧線圈調(diào)整存在困難，當(dāng)單相接地的時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)，容易發(fā)展為兩相短路。對(duì)此，從1987年起，廣州采用了地電阻接地方式來(lái)滿足10kV電纜較低的絕緣水平；隨后深圳根據(jù)其10kV電網(wǎng)的實(shí)際情況，從95年開(kāi)始實(shí)施10kV電網(wǎng)的低電阻接地的工程；天津電纜網(wǎng)線比較多，過(guò)去多以消弧線圈接地為主，現(xiàn)在對(duì)其35kV電網(wǎng)試行低電阻接地方式。上海在90年代對(duì)35kV配電網(wǎng)全面采用低電阻接地方式。

中壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式在國(guó)內(nèi)也有不同的觀點(diǎn)，并已成為電網(wǎng)改造中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，根據(jù)我國(guó)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，解決了中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)長(zhǎng)期難以解決的技術(shù)難題。自動(dòng)跟蹤消弧線圈及接地選線裝置的不斷完善和推廣應(yīng)用，為中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地提供了技術(shù)保障。為此，在我國(guó)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式是我國(guó)中壓電網(wǎng)的發(fā)展方向。

世界各國(guó)大多在50年代前后，開(kāi)始采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地，到

六十年代以后，有的國(guó)家開(kāi)始采用直接接地或經(jīng)小電阻接地，有的扔采用經(jīng)消弧線圈接地方式。（三）選題的依據(jù)和意義

電力系統(tǒng)接地方式涉及配電網(wǎng)的供電可靠性、安全運(yùn)行、用戶安全、通信干擾、建設(shè)資金投入等諸多問(wèn)題。在專業(yè)技術(shù)方面涉及電力系統(tǒng)、過(guò)電壓、絕緣配合、通信自動(dòng)化、電磁干擾、繼電保護(hù)、接地設(shè)計(jì)等諸多方面。因此配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地是一個(gè)內(nèi)容廣泛，涉及領(lǐng)域眾多的系統(tǒng)工程問(wèn)題，收到國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的重視，同時(shí)也是重要的研究課題。

近些年，世界各國(guó)工業(yè)飛速發(fā)展，電網(wǎng)所承受的負(fù)荷也隨之增加，為應(yīng)對(duì)所產(chǎn)生的的問(wèn)題，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的改變，原有的架空線為主的配電網(wǎng)系統(tǒng)正在被電纜取代，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及電纜的大量使用，系統(tǒng)中的電容電流大幅度的增加，特別是在后夜用戶負(fù)荷減少，電纜對(duì)地及相間電容形成的夜間容性無(wú)功過(guò)剩及對(duì)地電容電流的增大對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生的影響日益嚴(yán)重。特別是當(dāng)單相接地故障發(fā)生時(shí)，過(guò)大的電容電流使電弧不能自熄，嚴(yán)重威脅到中壓配電網(wǎng)的安全運(yùn)行情況。同時(shí)，非故障相的對(duì)地電壓的增大，導(dǎo)致線路故障的幾率也隨之增大�，F(xiàn)在的社會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行要求越來(lái)越高，有些地區(qū)部門(mén)甚至需要不間歇供電，為應(yīng)對(duì)當(dāng)前面臨的問(wèn)題，選擇合適的中性點(diǎn)方式尤為重要。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所研究的課題是配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式研究，其主要內(nèi)容是：

1、理論分析不同的中性點(diǎn)接地方式下單相接地時(shí)暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)等值電路2、分別建立10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地、直接接地、經(jīng)低電阻接地、經(jīng)消弧線圈接地的MATLAB仿真模型

3、對(duì)四種中性點(diǎn)接地方式下發(fā)生單相接地故障時(shí)電壓、電流波形進(jìn)行分析。

通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的研究，以此來(lái)了解不同接地方式所具有的優(yōu)缺點(diǎn)，以及每種方式的供電可靠性。三、研究步驟、方法及措施

本次的設(shè)計(jì)主要是對(duì)以電纜線路和混合線路為主的10kV電網(wǎng)中性點(diǎn)接地的不同方式進(jìn)行對(duì)比研究，通過(guò)供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、絕緣

水平、繼電保護(hù)以及通信干擾等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比，最后得出相關(guān)結(jié)論。

1、對(duì)比我國(guó)中壓配電網(wǎng)現(xiàn)在所采用的中性點(diǎn)不接地，經(jīng)小電阻接地，經(jīng)消弧線圈接地等幾種方式的工作原理，同時(shí)仿真直接接地時(shí)所帶來(lái)的問(wèn)題，以此來(lái)研究不同方式的優(yōu)缺點(diǎn)和合理性方式選擇。

（1）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地故障暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)分析；（2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)分析；（3）中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)中單相接地故障暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)分析。2、根據(jù)近幾年采用消弧線圈，低電阻接地方式的運(yùn)行情況對(duì)10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地在不同方式接地下的供電可靠性、繼電保護(hù)、人身安全、設(shè)備安全、通信干擾等問(wèn)題進(jìn)行分析。

3、除此之外本次課題還將對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行研究：（1）不接地系統(tǒng)電容電流（2）經(jīng)消弧線圈的最小補(bǔ)償度（3）直接接地系統(tǒng)基波諧振抑制措施（4）中性點(diǎn)接地方式的合理選擇

4、本次課題主要是利用MATLAB中的電力系統(tǒng)仿真工具箱

（SimPowerSystems）搭建模型。通過(guò)對(duì)模塊參數(shù)的改變，比較分析配電網(wǎng)在不同的中性點(diǎn)接地方式下發(fā)生單相接地故障時(shí)故障線路，正常線路以及中性點(diǎn)出所通過(guò)的電流和電壓情況。四、研究工作進(jìn)度

14周：查閱文獻(xiàn)，掌握相關(guān)知識(shí)，熟悉Matlab軟件的使用方法。58周：搭建四種中性點(diǎn)接地情況下電力系統(tǒng)仿真模型。912周：對(duì)單相接地故障進(jìn)行仿真。

1316周：分析仿真結(jié)果，對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。1718周：撰寫(xiě)畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯。

五、主要參考文獻(xiàn)

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六、指導(dǎo)教師意見(jiàn)

指導(dǎo)教師簽字：

年月七、系級(jí)教學(xué)單位審核意見(jiàn)：

審查結(jié)果：□通過(guò)□完善后通過(guò)□未通過(guò)

負(fù)責(zé)人簽字：

年月

日

日

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